kjkjkj - ZiyoNET

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УЗБЕКИСТАНА
имени МИРЗО УЛУГБЕКА
На правах рукописи
УДК 547.856.1' 582.1+546.131'226
КУРЯЗОВ РУСТАМХОН ШОНАЗАРОВИЧ
АЦИЛИРОВАНИЕ И ХЛОРСУЛЬФОНИЛИРОВАНИЕ
ХИНАЗОЛИН-2,4-ДИОНОВ
02.00.03-Органическая химия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата химических наук
Ташкент-2011
Работа выполнена в отделе органического синтеза Института химии
растительных веществ имени академика С.Ю. Юнусова Академии Наук
Республики Узбекистан
Научный руководитель:
доктор химических наук, профессор
Шахидоятов Хуснутдин Мухитович
Официальные оппоненты:
доктор химических наук, профессор
Ташмухамедова Айниса Каримовна
кандидат химических наук, доцент
Осмонов Зиловиддин Низомиддинович
Ведущая организация:
Ташкентский химико-технологический
институт
Защита состоится 13 мая 2011 года в 1400 часов на заседании
Объединенного cпециализированного совета Д 067.02.09. при Национальном
университете Узбекистана имени Мирзо Улугбека по адресу: 100174, г.
Ташкент, Вузгородок, Химический факультет, аудитория 225.
Тел: (998-71) 227-12-24, Факс: (998-71) 246-53-21, 246-02-24.
E-mail: k.rustam80@rambler.ru
C диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке
Национального университета Узбекистана имени Мирзо Улугбека по адресу:
100174, г. Ташкент, Вузгородок.
Автореферат разослан 11 апреля 2011 года
Ученый секретарь Объединенного
специализированного совета
кандидат химических наук
А.Х. Хайитбоев
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ
Актуальность работы. Основную часть применяемых в народном
хозяйстве веществ составляют органические соединения и с каждым днем
спрос на них растет. Поэтому разработка удобных, простых методов
получения органических соединений является одной из актуальных задач,
стоящих перед химиками.
Реакции электрофильного замещения в ряду ароматических и
гетероциклических соединений являются одним из основных методов
решения этих задач. Анализ литературных данных позволяет сделать вывод о
том, что реакции электрофильного замещения, в том числе ацилирования и
хлорсульфонилирования, широко изучены на примере ароматических
соединений. Однако электрофильные реакции
шестичленных
гетероциклических соединений, конденсированных с ароматическим
кольцом, одним из которых является хиназолин-2,4-дионы, практически не
изучены. Реакции ацилирования с использованием каталитических количеств
кислот Льюиса были исследованы на примере бензоксазолин-2-онов,
бензотиазолин-2-онов и бензимидазолин-2-онов. Подобные реакции в ряду
хиназолин-2,4-дионов
не
были
изучены.
Поэтому
проведение
систематических исследований реакций электрофильного замещения
ароматического кольца хиназолин-2,4-дионов является актуальной
проблемой химии гетероциклических соединений.
Соединения ряда хиназолинов имеют важное значение с практической
точки зрения. На базе этих соединений созданы многие биологически
активные вещества – пестициды и фармакологически активные препараты.
Поэтому поиск биологически активных соединений (БАС) в данном ряду
представляет особый практический интерес.
Степень изученности проблемы. Реакции электрофильного замещения
в ряду гетероциклических соединений до настоящего времени в литературе
остаются мало освещенными. Ацилирование бензазолин-2-онов с
использованием избытка или каталитических количеств кислот Льюиса
начаты в 80-х годах прошлого века. Однако подобные исследования на
примере их шестичленных аналогов - хиназолин-2,4-дионов не проводились.
Поэтому проведение систематических исследований реакций ацилирования,
хлорсульфонилирования в ряду хиназолин-2,4-дионов, изучение факторов,
влияющих на направление реакций, проведение химических превращений
синтезированных соединений
с целью получения потенциалных
биологически активных веществ является фундаментальной задачей
органической химии. Решению перечисленных вопросов и посвящена данная
диссертационная работа.
Связь диссертационной работы с тематическими планами НИР.
Диссертационная работа выполнена в отделе органического синтеза
Института химии растительных веществ им. акад. С. Ю. Юнусова АН РУз и
является частью фундаментальных работ по программе ФА-Ф3-Т-047:
«Теоретические основы создания нового метода образования углерод 3
углеродной связи в ряду алкалоидов и их синтетических аналогов», ФПФИ
70-08: «Множественная реакционная способность циклических амидов и
тиоамидов» и ФА-А6-Т114 «Создание гербицида Мебинол избирательного
типа действия».
Цель исследования. Систематическое исследование реакций
ацилирования хиназолин-2,4-дионов хлорангидридами ароматических кислот
с использованием 1∙10-2 молей катализаторов и хлорсульфонилирования;
проведение
реакции
нуклеофильного
замещения
образующихся
хлорсульфонильных производных; выявление основных закономерностей
протекания реакций и поиск среди синтезированных соединений
биологически активных веществ.
Задачи исследования: для достижения поставленной цели необходимо
было выполнить следующие задачи:
изучение
реакций
ацилирования
хиназолин-2,4-дионов
с
хлорангидридами бензойной, п-толуиловой, анисовой, п-бром- и
п-нитробензойной кислот в присутствии 1∙10-2 молей кислот Льюиса;
выявление
ряда
относительной
активности
используемых
катализаторов и ароилхлоридов в реакциях каталитического ацилирования
хиназолин-2,4-дионов;
синтез 1,3-диалкилхиназолин-2,4-дионов и изучение их реакций с
хлорсульфоновой кислотой (ХСК);
определение направления и хода реакций 6-бромхиназолин-2,4-дионов
с ХСК;
исследование реакций хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов с O- и Nнуклеофильными реагентами;
изучение реакций восстановления хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов
до соответствующих меркаптопроизводных;
поиск среди синтезированных веществ БАС.
Объект и предмет исследования. Объектами исследования являются
продукты реакции электрофильного замещения хиназолин-2,4-дионов с
хлорангидридами ароматических кислот и ХСК, а также продукты их
химических превращений с нуклеофильными реагентами и восстановления.
Предмет исследования: 6-ароил-, -хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионы,
6-бром-8-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дион,
1,3-диалкил-2,4диоксохиназолин-6- и 6-бром-2,4-диоксохиназолин-8-сульфокислоты, их
амиды и эфиры, 6-меркапто- и 6-бром-8-меркаптохиназолин-2,4-дионы.
Методы исследования. Тонкий органический синтез, ИК-, ЯМР 1Hспектроскопия, масс-спектрометрия, рентгеноструктурный анализ (РСА),
тонкослойная хроматография (ТСХ), элементный анализ.
Гипотеза исследования. Предполагается изучение ацилирования,
хлорсульфонилирования хиназолин-2,4-дионов, проведение превращений на
основе полученных хлорсульфонильных производных и поиск биологически
активных соединений.
4
Основные положения, выносимые на защиту:
методы
ацилирования
хиназолин-2,4-дионов
хлорангидридами
-2
ароматических кислот с использованием 1∙10 молей катализаторов и синтез
6-ароилхиназолин-2,4-дионов;
результаты сравнения относительной активности катализаторов и
замещенных бензоилхлоридов в реакциях каталитического ароилирования
хиназолин-2,4-дионов;
разработка методов хлорсульфонилирования 1,3-диалкилхиназолин2,4-дионов, 6-бромхиназолин-2,4-дионов ХСК и синтез 6-хлорсульфонил- и
6-бром-8-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов;
результаты
взаимодействия
6-хлорсульфонили
6-бром-8хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов с нуклеофильными агентами (вода,
аммиак, амины, спирты); синтез 2,4-диоксохиназолин-6- и 6-бром-2,4диоксохиназолин-8-сульфокислот, их амидов и эфиров;
данные по восстановлению 6-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов,
6-бром-8-хлорсульфонилхиназолин-2,4-диона
SnCl22H2O
и
синтез
6-меркапто- и 6-бром-8-меркаптохиназолин-2,4-дионов;
результаты поиска БАС среди синтезированных веществ.
Научная новизна:
впервые систематически исследованы реакции электрофильного
замещения в ряду хиназолин-2,4-дионов: изучены реакции ацилирования
хиназолин-2,4-дионов с хлорангидридами ароматических кислот в
присутствии 1∙10-2 молей катализаторов;
выявлен ряд относительной активности катализаторов и 4-замещенных
(H,CH3,OCH3,Br,NO2) бензоилхлоридов в реакциях каталитического
ацилирования хиназолин-2,4-дионов;
изучены реакции 1,3-диалкилхиназолин-2,4-дионов с ХСК. Показано,
что при этом независимо от количества взятого субстрата и реагента в
качестве
продуктов
реакции
образуются
исключительно
6-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионы;
определено влияние атома брома в положении 6 хиназолин-2,4-диона
на ход и направление реакции хлорсульфонилирования, частично
ухудшающего реакцию и направляющего хлорсульфонильную группу в
положение 8 хиназолин-2,4-диона;
изучены
реакции
хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов
с
O-,
N-нуклеофильными реагентами - водой, аминами, спиртами. Впервые
разработаны
методы
синтеза
2,4-диоксохиназолин-6-,
6-бром-2,4диоксохиназолин-8-сульфокислот, их амидов и эфиров;
впервые
восстановлением
6-хлорсульфонили
6-бром-8хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов осуществлен синтез соответствующих
6-меркапто- и 6-бром-8-меркаптохиназолин-2,4-дионов, которые в будущем
могут служить как синтоны в органическом синтезе;
5
в результате проведенных исследований синтезированы 107
соединений, из которых 94 являются новыми;
среди синтезированных соединений выявлены перспективные
вещества, обладающие ростстимулирующим и гербицидным действиями.
Научная и практическая значимость результатов исследования.
Ацилированием хиназолин-2,4-дионов хлорангидридами ароматических
кислот с использованием 1∙10-2 молей кислот Льюиса разработан метод
синтеза 6-ароилхиназолин-2,4-дионов. Установлен ряд относительной
активности
катализаторов
и
4-замещенных
(H,CH3,OCH3,Br,NO2)
бензоилхлоридов, зависящий от степени кислотности кислот Льюиса и
электрофильной активности ацилирующих агентов.
Взаимодействием
хиназолин-2,4-диона,
1,3-диалкилхиназолин-2,4дионов, 6-бромхиназолин-2,4-дионов с ХСК разработан метод получения 6хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов и 6-бром-8-хлорсульфонилхиназолин2,4-диона.
Разработаны
препаративные
методы
получения
2,4диоксохиназолин-6-, и 6-бром-2,4-диоксохиназолин-8-сульфокислот, их
эфиров, амидов, 6-меркапто- и 6-бром-8-меркаптохиназолин-2,4-дионов.
Среди синтезированных соединений выявлены вещества с гербицидным
и ростстимулирующим действиями.
Реализация результатов. Полученные экспериментальные данные
могут быть использованы в научно-исследовательских работах по
исследованию электрофильного замещения в ряду гетероциклических
соединений. Разработанный способ может быть применен для практики
ацилирования и хлорсульфонилирования гетероциклических соединений.
Среди синтезированных соединений выявлены вещества с гербицидной и
ростстимулирующей активностью, которые в перспективе могут быть
использованы в сельском хозяйстве.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы
доложены на конференциях: «Актуальные проблемы химии природных
соединений» (Ташкент, 2009), «Химия и медицина, Орхимед-2009, 2010»
(Уфа, 2009, 2010), «Кимёнинг долзарб муаммолари», (Самарқанд, 2009),
«Проблемы биоорганической химии» (Наманган, 2006, 2009).
Опубликованность результатов. Основные результаты работы
изложены в 12 научных работах, в том числе 5 статьях и 7 тезисах докладов.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения,
обзора литературы (глава 1), обсуждения полученных результатов (глава 2),
экспериментальной части (глава 3), выводов, списка использованной
литературы, содержащего 124 отечественных и зарубежных источников и
приложения. Работа изложена на 120 страницах компьютерного текста,
содержит 24 таблицы и 7 рисунков.
Автор выражает искреннюю благодарность кандидату химических наук,
старшему научному сотруднику Н.С. Мухамедову за научное содействие при
выполнении диссертационной работы.
6
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении обоснована актуальность темы и степень изученности
проблемы, сформулированы цели и задачи диссертационной работы,
изложены основные положения, выносимые на защиту, указаны научная
новизна и практическая ценность полученных результатов.
В главе 1 приведен обзор литературы, посвященный вопросам
ацилирования
гетероциклических
соединений
с
использованием
стехиометрических и каталитических количеств кислот Льюиса, а также
сульфонилировaния их.
В главах 2,3 обсуждены полученные результаты, приведены
экспериментальная часть и основные выводы.
Ацилирование хиназолин-2,4-дионов хлорангидридами ароматических
кислот с использованием 1∙10-2 молей катализаторов
Известно,
что
пятичленные
гетероциклические
соединения,
конденсированные с ароматическим кольцом (бензоксазолин-2-оны,
бензотиазолин-2-оны, бензимидазолин-2-оны) способны вступать в реакции
ацилирования по Фриделю-Крафтсу как в присутствии избытка AlCl3, так и
при использовании каталитических количеств кислот Льюиса. Но данные
реакции на примере представителей их шестичленных аналогов – хиназолин2,4-дионов не изучены. Поэтому нам представлялось интересным
распространить полученные закономерности в вышеотмеченных работах на
хиназолин-2,4-дионы.
Взаимодействием хиназолин-2,4-диона (1), 1,3-диметилхиназолин-2,4диона (2) и 1-метилхиназолин-2,4-диона (6) с хлорангидридами бензойной,
п-толуиловой, анисовой, п-бром- и п-нитробензойной кислот
(12-16) в
-2
присутствии 1∙10 молей FeCl3∙6H2O
при температуре 200-210С в
нитробензоле с хорошими выходами синтезированы соответствующие
6-ароилхиназолин-2,4-дионы (17-31) (табл.1). С целью выявления
оптимальных условий ацилирования 1,2,6 мы
исследовали влияние
количества FeCl3∙6H2O, температуры и продолжительности реакции на выход
продукта бензоилирования 1,3-диметилхиназолин-2,4-диона (2). Как
показали исследования, оптимальными условиями являются: соотношение
реагентов
2:12:FeCl3∙6H2O=1:1,5:1∙10-2,
температура
200-210С,
продолжительность реакции 4 ч, растворитель нитробензол. В этих условиях
выходы 6-ароилхиназолин-2,4-дионов (17-31) составляют 41-86% (табл.1).
Строение соединений 17-31 подтверждено методами ИК, ЯМР 1H
спектроскопии, масс-спектрометрии, РСА и данными элементного анализа.
В ИК их спектрах характерными являются полосы поглощения
валентных колебаний карбонильной группы в положении 6 (1670-1685 см-1),
положении 2 (1710-1720 см-1), положении 4 (1690-1710 см-1) и неплоских
деформационных колебаний групп CH 1,2,4-тризамещенного бензольного
кольца (805-825 и 870-885 см-1).
7
O
COCl
N
R
FeCl3 6 H2O
+
N
O
O
R2
C
N
O
1
N
2
R
R
R
1,2,6
12-16
17-31
1 R=R1=H, 2 R=R1=CH3, 6 R=H, R1=CH3; 12 R2=H, 13 R2=CH3, 14 R2=OCH3, 15 R2=Br,
R
O
1
16 R2=NO2; 17 R=R1=R2=H; 18 R=R1=H, R2=CH3; 19 R=R1=H, R2=OCH3; 20 R=R1=H,
R2=Br; 21 R=R1=H, R2=NO2; 22 R=R2=H, R1=CH3; 23 R=H, R1=R2=CH3; 24 R=H, R1=CH3,
R2=OCH3; 25 R=H, R1=CH3, R2=Br; 26 R=H, R1=CH3, R2=NO2; 27 R=R1=CH3, R2=H;
28 R=R1=R2=CH3; 29 R=R1=CH3, R2=OCH3; 30 R=R1=CH3, R2=Br; 31 R=R1=CH3, R2=NO2
Таблица 1
Выходы и некоторые физико-химические свойства соединений 17-31
Rf (бен.:сп.-5:1)
Т.пл., С
С15H10N2O3
С16H12N2O3
С16H12N2O4
С15H9BrN2O3
С15H9N3O5
С16H12N2O3
С17H14N2O3
С17H14N2O4
С16H11BrN2O3
С16H11N3O5
Масс-спектр,
[M+] m/z, %
266 (27)
280 (37)
296 (41)
344/346 (52)
311 (36)
280 (41)
294 (61)
310 (43)
358/360 (48)
325 (54)
0,44
0,42
0,43
0,45
0,47
0,45
0,43
0,44
0,46
0,48
325-326
338-339
331-333
380-382
298-300
302-304
307-308
300-301
296-298
310-311
Выход,
%
54
45
41
70
76
62
51
45
74
82
27
28
29
С17H14N2O3
С18H16N2O3
С18H16N2O4
294 (100)
308 (86)
324 (81)
0,52
0,49
0,50
191-192
140-141
133-135
68
55
49
30
31
С17H13BrN2O3
С17H13N3O5
372/374 (83)
339 (77)
0,54
0,57
218-220
240-241
77
86
Соединение
Брутто-формула
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
В ЯМР 1H спектрах соединений 17-31 имеются характерные сигналы
протонов хиназолинового фрагмента: дублеты H-5 в области 8.18-8.24
(mJ=1.7-2.2 Гц), дублет дублетов H-7 при 8.01-8.08 (mJ=1.7-2.2 Гц и oJ=8.5-8.6
Гц), а также дублет H-8 при 7.59-7.67 м.д. (oJ=8.5-8.6 Гц). Мультиплеты
ароматических протонов ацильного остатка проявляются при 7.45-7.55 м.д.
Сигналы протонов алкильных заместителей R, R1 и R2 наблюдаются в
сильном поле (2.30-3.82 м.д.), а протоны группы NH- в слабом поле (9.5111.87 м.д.).
В их масс-спектрах имеются пики молекулярных ионов и фрагментов,
полностью подтверждающие предложенные структуры. Масс-спектры
соединений 17-31 независимо от природы заместителей R, R1 и R2
показывают однотипную фрагментацию с разрывом связи Ar-CO.
8
Известно, что успешное осуществление реакций ацилирования зависит
от активности катализаторов. Обычно ход реакции ацилирования в
присутствии стехиометрических и избыточных количеств катализаторов
определяется активацией ими ацилирующих агентов. При ацилировании с
использованием каталитических количеств кислот Льюиса участие
последних не ограничивается активацией ацилирующих агентов, а
сопровождается с образованием комплекса с продуктом реакции. Сильные
кислоты Льюиса (AlCl3) образуют более прочные комплексы с кетонами, а в
случае более слабых (FeCl3, ZnCl2, и т.д.) – менее прочные комплексы,
которые взаимодействуя с ацилирующим агентом, освобождают катализатор
для дальнейшей реакции. Для сравнения относительной активности
различных катализаторов мы исследовали бензоилирование 1,3диметилхиназолин-2,4-диона в присутствии 1∙10-2 молей FeCl3, FeCl3∙6H2O,
Fe2(SO4)3, ZnCl2, ZnCl2∙2H2O, AlCl3 и ацетилацетоната железа (ААЖ) при
температуре 200-210С в нитробензоле (рис.1). Данные рис.1 показывают,
что наилучшую каталитическую активность проявляет хлорное железо,
наименьшую активность – хлористый алюминий. Шестиводное хлорное
железо и двухводный хлористый цинк по каталитической активности не
уступают соответствующим безводным хлоридам металлов. Вероятно,
скорость образования комплекса бензоилхлорида с катализатором в
начальной стадии больше у хлорного железа из-за его большей активности
по сравнению с хлористым цинком. Относительно низкая скорость реакции в
случае хлористого цинка объясняется его меньшей комплексообразующей
способностью и малой электрофильностью образующегося комплекса.
Наименьшая активность более сильной кислоты Льюиса – AlCl3 является
следствием прочности его комплекса с продуктом реакции.
Выход 6-бензоил-1,3-диметилхиназолин-2,4диона, %
80
FeCl3
70
FeCl3∙6H2O
60
ZnCl2
50
ZnCl2∙2H2O
40
Fe2(SO4)3
ААЖ
30
20
10
AlCl3
0
0
1
2
3
t время, ч
4
5
Рис. 1. Относительная активность катализаторов при бензоилировании
1,3-диметилхиназолин-2,4-диона
Эти результаты позволяют расположить катализаторы для данной
реакции в следующий ряд относительной активности:
9
Выходы 6-ароил-1,3диметилхиназолин-2,4-дионов, %
FeCl3 ≥ FeCl3∙6H2O > ZnCl2 ≥ ZnCl2∙2H2O > Fe2(SO4)3 > ААЖ > AlCl3
Как известно, осуществление реакций ацилирования зависит также от
реакционной способности ацилирующих агентов, т.е. с увеличением
электроноотрицательности заместителя в бензольном кольце активность
ацилирующих агентов возрастает.
С целью сравнения относительной активности хлорангидридов
ароматических кислот в данной реакции нами исследовано ацилирование
1,3-диметилхиназолин-2,4-диона (2) 4-замещенными бензоилхлоридами в
присутствии 1∙10-2 молей шестиводного хлорного железа (рис.2).
100
90
4-Нитробензоилхлорид
80
4-Бромбензоилхлорид
70
Бензоилхлорид
60
50
4-Метилбензоилхлорид
40
4-Метоксибензоилхлорид
30
20
10
0
0
1
2
3
4
время, час
Рис. 2. Относительная активность 4-замещенных ароилхлоридов
в реакциях ацилирования 1,3-диметилхиназолин-2,4-диона
Результаты исследований показали, ароилхлориды можно расположить
в следующий ряд относительной активности:
4-O2NC6H4COCl > 4-BrC6H4COCl > C6H5COCl > 4-CH3C6H4COCl > 4-CH3OC6H4COCl
Как видно из рис.2, при введении в молекулу ацилирующих агентов Br и
NO2 групп выходы соответствующих 6-ароилхиназолин-2,4-дионов
увеличиваются. Вероятно, это объясняется возрастанием величины
положительного заряда на атоме углерода карбонильной группы
ацилирующего агента.
При введении электронодонорных групп (CH3, CH3O) наблюдается
обратная картина и выход соответствующих 6-ароилхиназолин-2,4-дионов
снижается, что объясняется уменьшением величины положительного заряда
атома углерода карбонильной группы ацилирующего агента. Такой ряд
относительной активности идентичен с рядом, полученным при
каталитическом ацилировании бензазолин-2-онов.
Взаимодействие 6H(бром)хиназолин-2,4-дионов с
хлорсульфоновой кислотой
Продолжая
систематические
исследования
по
реакциям
электрофильного замещения в ряду хиназолина нам представлялось
интересным
изучить
взаимодействие
хиназолин-2.4-диона
и
1,3-диалкилхиназолин-2,4-дионов с ХСК. При реакции хиназолин-2,4-дионов
(1-4,6-8) с ХСК независимо от соотношения реагентов образуются
10
соответствующие 6-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионы (32-38) (табл.2); при
этом свободные 2,4-диоксохиназолин-6-сульфокислоты выделить не удалось.
Наилучшие выходы 6-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов достигнуты при
молярном соотношении реагентов 1-4,6-8 : ХСК = 1:5.
O
O
O
N
R
+
N
O
ClSO3H
50-60 0C
-HCl
HO
O
S
N
R
O
N
1
O
ClSO3H
-H2SO4
Cl
O
S
N
N
1
R
1-4, 6-8
R
O
O
1
R
R
32-38
1,32 R=R1=H; 2,33 R=R1=CH3; 3,34 R=R1= í -C3H7; 4,35 R=R1= í -C4H9;
6,36 R=H, R1=CH3; 7,37 R= í -C3H7, R1=CH3; 8,38 R= í -C4H9, R1=CH3
Строение 6-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов (32-38) доказано
методами ИК, ЯМР 1H спектроскопии, масс-спектрометрии.
В ИК спектрах их имеются характерные полосы поглощения валентных
асимметрических (1360-1380 см-1) и симметрических (1160-1180 см-1)
колебаний групп SO2, групп С-S (710-725 см-1), а также неплоских
деформационных колебаний групп CH 1,2,4-тризамещенного бензольного
кольца (805-825 и 870-885 см-1).
В масс-спектрах соединений 32-38 обнаружены пики молекулярных
ионов и фрагментов, полностью подтверждающие предложенные структуры.
Следует отметить, что в 6-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионе (32) первый
акт фрагментации происходит с разрывом связи S-Cl, а в 6-хлорсульфонил-1метил- (36) и -1,3-диалкилхиназолин-2,4-дионах (33-35,37,38) сначала
отщепляются алкильные группы, а затем связи S-Cl.
Спектры ЯМР 1H соединений 32-38 также подтверждают предложенные
структуры. В части спектра ароматического кольца наблюдаются дублет
протонов H-5 при 8.25-8.35 (mJ=2.2-2.3 Гц), дублет дублетов протонов Н-7
при 7.86-7.95 (mJ=2.2-2.3 Гц и oJ=8.6-9.2 Гц) дублет Н-8 при 7.23-7.43 м.д.
(oJ=8.6-9.2 Гц). Протоны групп NH соединений 32,36,39 проявляются в
слабом поле (9.45-11.86), а протоны 1,3-диалкильных групп - в сильном
(0.85-3.99 м.д.) поле.
Таким образом, реакции электрофильного замещения идут по 6-му
атому углерода хиназолин-2,4-дионов, так как π-электронная плотность в нем
является наибольшей в данном положении. Представлялось интересным
изучение взаимодействия 6-бромхиназолин-2,4-дионов (10,11) с ХСК для
выяснения направления реакции.
Взаимодействие соединений 10,11 с ХСК при 50-60С (условия
хлорсульфонилирования незамещенных в ароматическом ядре хиназолин2,4-дионов) не дает положительных результатов. Повышение температуры
до 130-140С в случае соединения 10 приводит к 6-бром-8хлорсульфонилхиназолин-2,4-диону (39) с выходом 70%.
11
O
Br
O
N
R
R=H
Br
N
R
+
N
N
ClSO3H
O
O
S
Cl
R
10,11
O
O R
39
R=CH3
При этом в отличии от 6-галогенбензазолин-2-онов возможный орто-изомер 6-бром-7-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дион не был обнаружен.
Необходимо отметить, что хлорсульфонилирование 6-бром-1,3диметилхиназолин-2,4-диона (11) в аналогичных условиях не идет.
Таблица 2
Некоторые физико-химические характеристики соединений 32-39
Соединение
Т.пл., С
Масс-спектр,
[M+] m/z, %
260/262 (37)
288/290 (42)
Rf (бен.:ац.-
32
33
Бруттоформула
C8H5ClN2O4S
C10H9ClN2O4S
0,35
0,40
307-309
146-148
Выход,
%
77
74
34
C14H17ClN2O4S
344/346 (30)
0,60
96-97
72
35
C16H21ClN2O4S
372/374 (14)
0,71
84-85
67
36
37
38
C9H7ClN2O4S
C12H13ClN2O4S
C13H15ClN2O4S
274/276 (82)
316/318 (72)
330/332 (78)
0,30
0,41
0,44
208-210
136-138
128-130
86
88
94
39
C8H4BrClN2O4S
338/340/342 (42)
0,38*
222-224
70
10:1)
бензол:ацетон- 5:1
*
Строение
6-бром-8-хлорсульфонилхиназолин-2,4-диона
(39)
1
подтверждено данными ИК, ЯМР H спектроскопии, масс-спектрометрии.
В ИК спектре соединения 39 наблюдаются характерные полосы
поглощения валентных асимметрических (1375 см-1) и симметрических
(1185 см-1) колебаний группы SO2 и групп С-S (715 см-1). Характерные
полосы поглощения неплоских деформационных колебаний групп CH
1,2,3,5-тетразамещенного бензольного колца проявляются в области 840-850
см-1. В его спектре ЯМР 1H имеются дублеты H-5 при 8.17 м.д. (mJ=2.4 Гц),
Н-7 при 8.11 м.д. (mJ=2.4 Гц), синглеты H-3 (11.84 м.д.) и H-1 (9.46 м.д.).
Реакции 6-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов и
6-бром-8-хлорсульфонилхиназолин-2,4-диона с нуклеофильными
реагентами
Несмотря на варьирование соотношения
реагентов в реакциях
хиназолин-2,4-дионов с ХСК соответствующие промежуточно образующиеся
2,4-диоксохиназолин-6- и 6-бром-2,4-диоксохиназолин-8-сульфокислоты
выделить не удалось. Поэтому синтез последних мы решили осуществить
гидролизом соответствующих сульфохлоридов 32-39.
12
Реакции проводились нагреванием смеси реагентов 32-39 : H2O, взятых
при молярном соотношении 1:10, при температуре 95-100С и с высокими
выходами
синтезированы
соответствующие
2,4-диоксохиназолин-6сульфокислоты (40-46) и 6-бром-2,4-диоксохиназолин-8-сульфокислота (47)
(табл.3).
O
O
Cl
S
O
O
HO S
H2O
N R
N
O
O
N R
+
O
ClSO3H
N
HCl
O
1
1
32-38 R
40-46 R
40 R=R1=H; 41 R=R1=CH3; 42 R=R1= í -C3H7; 43 R=R1= í -C4H9;
44 R=H, R1=CH3; 45 R= í -C3H7, R1=CH3; 46 R= í -C4H9, R1=CH3
O
Br
O
Br
H2O
N H
N H
+
N
O
S
O
ClSO3H
N
O H
Cl
O
S
O
O H
OH
39
HCl
47
Таблица 3
Некоторые физико-химические свойства соединений 40-47
Т.пл., С
Выход,
%
0,21
0,25
Продолжительность
реакции, ч
2
2
365-367
236-238
95
96
326 (32)
0,23
8
182-184
96
C16H22N2O5S
354 (25)
0,30
10
72-73
96
44
45
46
C9H8N2O5S
C12H14N2O5S
C13H16N2O5S
256 (45)
298 (47)
312 (44)
0,19
0,25
0,22
2
4
6
314-316
220-222
113-115
95
95
95
47
C8H5BrN2O5S
320/322 (39)
0,18
2
314-316
94
Соединение
Бруттоформула
Rf (ац.:бен.-
C8H6N2O5S
C10H10N2O5S
Массспектр,
[M+] m/z, %
242 (51)
270 (49)
40
41
42
C14H18N2O5S
43
10:1)
Следует отметить, что скорость реакции сульфохлоридов 32-39 с водой
зависит от природы заместителей в положении 1 и 3. Как показали
исследования, она обратно пропорциональна числу атомов углерода 1,3диалкильных цепочек (рис.3).
13
Выход cвободных
сульфокислот, %
100
40, 41, 44, 47
80
45
60
46
40
42
20
43
0
0
2
4
6
8
10
продолжительность реакции, час
Рис. 3. Зависимость выхода свободных сульфокислот от продолжительности
реакции сульфохлоридов с водой
Как видно из данных рис. 3, с удлинением алкильных цепочек в
1,3-диалкил-6-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионах
скорость
реакции
нуклеофильного замещения атома хлора на гидроксильную группу
затрудняется. Это, вероятно, объясняется увеличением прочности связи S-Cl
в сульфохлоридах из-за электронодонорных свойств удлиненных алкильных
цепочек.
Мы показали, что сульфокислоты 40-47 при взаимодействии с ХСК
гладко превращаются в соответствующие сульфохлориды 32-39.
С целью синтеза новых производных хиназолин-2,4-диона мы изучили
реакции 6-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов (32-38) и 6-бром-8хлорсульфонилхиназолин-2,4-диона (39) с концентрированным раствором
аммиака и с высокими выходами синтезировали соответствующие 6сульфамидохиназолин-2,4-дионы (48-54) и 6-бром-8-сульфамидохиназолин2,4-дион (55), представленные в таблице 4.
O
O
Cl
O
O
S
H2N
N R
2NH4OH
+
O
N
O
S
N R
O
-NH4Cl
N
1
O
1
32-38 R
48-54 R
1
1
1
1
48 R=R =H; 49 R=R =CH3; 50 R=R = í -C3H7; 51 R=R = í -C4H9;
52 R=H, R1=CH3; 53 R= í -C3H7, R1=CH3; 54 R= í -C4H9, R1=CH3
O
O
Br
Br
N H
+
N
O
S
Cl
2NH4OH
O
O H
N H
-NH4Cl
N
O
S
O
O H
NH2 55
39
Следует отметить, что реакции с аммиаком протекают гладко и не
зависят от длины алкильных групп в положениях 1 и 3 как в случае
гидролиза, что показывает определяющую роль основности аммиака.
14
Таблица 4
Некоторые физико-химические характеристики соединений 48-55
Соединение
48
49
50
51
52
53
54
55
Бруттоформула
C8H7N3O4S
C10H11N3O4S
C14H19N3O4S
C16H23N3O4S
C9H9N3O4S
C12H15N3O4S
C13H17N3O4S
C8H6BrN3O4S
Масс-спектр,
[M+] m/z, %
241 (100)
269 (100)
325 (85)
353 (73)
255 (100)
297 (100)
311 (100)
319/321 (79)
Rf (бен.:ац.-
Т.пл., С
5:1)
0,18
0,22
0,20
0,26
0,16
0,23
0,19
0,16
334-336
270-271
230-232
206-208
338-340
264-266
212-214
350
Выход,
%
86
96
97
95
41
76
86
82
В ИК спектрах соединений 48-55 характерным является наличие полос
поглощения валентных колебаний асимметрических (1330-1390 см-1) и
симметрических (1150-1190 см-1) колебаний групп SO2, групп С-S (700-760
см-1) и валентных колебаний ассоциированных групп NH2 (3300-3600 см-1). В
масс-спектрах соединений 48-55 обнаружены пики молекулярных ионов и
фрагментов, полностью подтверждающие предложенные структуры.
В спектрах ЯМР 1H соединений 48-54 имеются характерные сигналы
протонов хиназолинового фрагмента: дублет H-5 в области 8.31-8.47 (mJ=2.22.3 Гц), дублет дублетов Н-7 в области 7.88-8.04 (mJ=2.2-2.3 Гц; oJ=8.9-9.2 Гц)
и дублет Н-8 в области 7.20-7.55 м.д. (oJ=8.9-9.2 Гц). В спектре соединения 55
имеются дублеты H-5 при 8.17 м.д. (mJ=2.4 Гц) и Н-7 при 8.12 м.д. (mJ=2.4
Гц), синглеты H-3 (11.84 м.д.), H-1 (9.46 м.д.). Сигналы протонов алкильных
заместителей в положениях 1 и 3 проявляются в сильном поле (0.90-3.98
м.д.).
Далее мы исследовали реакции сульфохлоридов 32-39 с
N-нуклеофильными реагентами - алифатическими диалкиламинами. Реакции
проводились в присутствии дегидрогалогенирующего агента – триэтиламина
с использованием стехиометрических количеств реагентов при комнатной
температуре и с высокими выходами синтезированы N,N-диалкиламиды
2,4-диоксохиназолин-6и
6-бром-2,4-диоксохиназолин-8-сульфокислот
(56-71), представленные в таблице 5.
Необходимо отметить, что реакции соединений 32-39 с N,N-диэтил- и
N,N-ди-н-бутиламинами также протекает гладко и не зависят от длины
алкильных групп. Удлинение алкильных цепочек в диалкиламинах также не
оказывает существенного влияния на выходы соответствующих амидов 56-71
(табл.5).
15
O
O
Cl
R2
2
S
N
R
R
HN
+
O
N
(C2H5)3N
O
O
N
R2
S
N
+
R2
O
R
O
N
1
(C2H5)3N . HCl
O
1
R
32-38 R
56-69
56 R=R1=H, R2=C2H5; 57 R=R1=CH3, R2=C2H5; 58 R=R1= í -C3H7, R2=C2H5;
59 R=R1= í -C4H9, R2=C2H5; 60 R=H, R1=CH3, R2=C2H5; 61 R= í -C3H7, R1=CH3,
R2=C2H5; 62 R= í -C4H9, R1=CH3, R2=C2H5; 63 R=R1=H, R2= í -C4H9; 64 R=R1=CH3,
R2= í -C4H9; 65 R=R1= í -C3H7, R2= í -C4H9; 66 R=R1=R2= í -C4H9; 67 R=H, R1=CH3,
R2= í -C4H9; 68 R= í -C3H7, R1=CH3, R2= í -C4H9; 69 R=R2= í -C4H9, R1=CH3
O
Br
O
R
N H
+
N
O
S
O
HN
(C2H5)3N
N H
+
N
R
O H
O
70 R=C2H5, 71 R= í -C4H9
Cl
Br
S
O H
R N
R
70,71
39
(C2H5)3N .HCl
O
Таблица 5
Некоторые физико-химические свойства соединений 56-71
Соединение
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
Бруттоформула
C12H15N3O4S
C14H19N3O4S
C18H27N3O4S
C20H31N3O4S
C13H17N3O4S
C16H23N3O4S
C17H25N3O4S
C16H23N3O4S
C18H27N3O4S
C22H35N3O4S
C24H39N3O4S
C17H25N3O4S
C20H31N3O4S
C21H33N3O4S
C12H14BrN3O4S
C16H22BrN3O4S
Масс-спектр,
[M+] m/z, %
297 (14)
325 (38)
381 (33)
409 (23)
311 (13)
353 (15)
367 (20)
353 (12)
381 (35)
437 (18)
465 (14)
367 (18)
409 (19)
423 (22)
375/377 (62)
431/433 (6)
Rf (бен.:ац.-
Т.пл., С
10:1)
0,21
0,28
0,33
0,42
0,22
0,45
0,31
0,28
0,35
0,44
0,53
0,34
0,48
0,37
0,46*
0,50*
300-302
214-216
146-148
112-113
304-306
200-202
162-164
225-227
138-140
86-88
82-83
186-188
202-204
180-182
254-256
180
Выход,
%
80
87
92
89
89
94
83
80
97
95
79
89
90
86
82
95
бензол:ацетон- 5:1
*
Далее
изучена
реакция
6-хлорсульфонили
6-бром-8хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов с гетероциклическими (пиперидин,
морфолин) аминами.
Реакции хлорсульфонилпроизводных 32-39 с последними проводились в
присутствии триэтиламина при комнатной температуре и с высокими
выходами синтезированы соответствующие пиперидиды и морфолиды
16
и
1,3-диалкил-2,4-диоксохиназолин-6сульфокислот (72-87) (табл.6).
O
O
Cl
6-бром-2,4-диоксохиназолин-8-
S
O
O
N
R
HN
+
O
N
X
(C2H5)3N
X
N
S
N
R
+
O
O
N
(C2H5)3N .HCl
O
1
1
32-38 R
72-85 R
1
1
1
72 R=R =H, X=CH2; 73 R=R =CH3, X=CH2; 74 R=R = í -C3H7, X=CH2;
75 R=R1= í -C4H9, X=CH2; 76 R=H, R1=CH3, X=CH2; 77 R= í -C3H7, R1=CH3,
X=CH2; 78 R= í -C4H9, R1=CH3, X=CH2; 79 R=R1=H, X=O; 80 R=R1=CH3,
X=O; 81 R=R1= í -C3H7, X=O; 82 R=R1= í -C4H9, X=O; 83 R=H, R1=CH3,
X=O; 84 R= í -C3H7, R1=CH3, X=O; 85 R= í -C4H9, R1=CH3, X=O
O
O
Br
N H
+
N
O
S
Cl
HN
X
(C2H5)3N
N H
+
O
N
O H
39
Br
O
86 X=CH2, 87 X=O
S
N
(C2H5)3N . HCl
O
O H
86,87
X
Реакции сульфохлоридов 32-39 с пиперидином и морфолином
протекают гладко и длина алкилных групп в положениях 1 и 3, не влияет на
выходы продуктов 72-87.
Таблица 6
Некоторые физико-химические характеристики соединений 72-87
Соединение
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
Бруттоформула
C13H15N3O4S
C15H19N3O4S
C19H27N3O4S
C21H31N3O4S
C14H17N3O4S
C17H23N3O4S
C18H25N3O4S
C12H13N3O5S
C14H17N3O5S
C18H25N3O5S
C20H29N3O5S
C13H15N3O5S
C16H21N3O5S
C17H23N3O5S
C13H14BrN3O4S
C12H12BrN3O5S
Масс-спектр,
[M+] m/z, %
309 (31)
337 (41)
393 (29)
421 (23)
323 (100)
365 (100)
379 (100)
311 (48)
339 (39)
395 (25)
423 (18)
325 (7)
367 (10)
381 (9)
387/389 (42)
389/391 (65)
Rf (бен.:ац.-
Т.пл., С
10:1)
0,30
0,33
0,52
0,63
0,26
0,38
0,40
0,19
0,22
0,26
0,35
0,17
0,23
0,25
0,54*
0,44*
304-306
246-248
164-166
138-140
320-322
224-226
204-206
302-303
244-246
142-144
96-98
334-336
194-196
170-172
268-270
298
Выход,
%
85
89
92
89
90
70
87
87
90
96
94
80
91
98
96
97
бензол:ацетон- 5:1
*
Строение пиперидида 6-бром-2,4-диоксохиназолин-8-сульфокислоты
(86) наряду с другими методами установлено РСА. Монокристаллы
выращенные из ацетона, содержат сольватный ацетон (2:1).
17
Рис. 4. Пространственное строение и нумерация атомов меж- и
внутримолекулярных слабых связей в кристаллической структуре
пиперидида 6-бром-2,4-диоксохиназолин-8-сульфокислоты (86)
Представлял интерес изучить реакции хлорсульфонильных производных
хиназолин-2,4-дионов
с
O-нуклеофильными
реагентами.
Реакции
сульфохлоридов (32-39) с метанолом и этанолом проводили в присутствии
триэтиламина при комнатной температуре в ацетоне и с высокими выходами
получили соответствующие эфиры 2,4-диоксохиназолин-6- и 6-бром-2,4диоксохиназолин-8-сульфокислот (88-99). Физико-химические свойства
полученных эфиров приведены в табл.7.
O
O
Cl
O
2
S
N
R
+
O
N
R2OH
(C2H5)3N
RO
O
S
N
R
+
O
O
N
(C2H5)3N . HCl
O
1
1
32-38 R
88-97 R
1
2
1
2
1
2
88 R=R =H, R =CH3; 89 R=R =R =CH3; 90 R=R = í -C3H7, R =CH3;
91 R=R1= í -C4H9, R2=CH3; 92 R=H, R1=R2=CH3; 93 R= í -C3H7,
R1=R2=CH3; 94 R= í -C4H9, R1=R2=CH3; 95 R=H, R1=CH3, R2=C2H5;
96 R= í -C3H7, R1=CH3, R2=C2H5; 97 R= í -C4H9, R1=CH3, R2=C2H5
Таблица 7
Некоторые физико-химические свойства соединений 88-99
Соединение
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
Бруттоформула
C9H8N2O5S
C11H12N2O5S
C15H20N2O5S
C17H24N2O5S
C10H10N2O5S
C13H16N2O5S
C14H18N2O5S
C11H12N2O5S
C14H18N2O5S
C15H20N2O5S
C9H7BrN2O5S
C10H9BrN2O5S
Масс-спектр,
[M+] m/z, %
256 (86)
284 (89)
340 (75)
368 (64)
270 (83)
312 (72)
326 (67)
284 (100)
326 (91)
340 (85)
334/336 (31)
348/350 (33)
Rf (бен:ац.-
Т.пл., С
10:1)
0,24
0,36
0,56
0,67
0,19
0,17
0,39
0,21
0,28
0,42
0,45*
0,47*
бензол:ацетон- 5:1
*
18
274-275
166-167
124-126
110-111
262
159-160
165-166
258-260
152-153
114-115
252-254
248-250
Выход,
%
85
93
83
81
90
86
82
83
78
75
77
74
O
Br
O
N H
+
N
O
S
ROH
(C2H5)3N
N H
+
O
N
O H
O
39
Cl
Br
98 R=CH3, 99 R=C2H5
S
OR
(C2H5)3N .HCl
O
O H
98,99
Строение метиловых и этиловых эфиров 2,4-диоксохиназолин-6- и
6-бром-2,4-диоксохиназолин-8-сульфокислот
(88-99)
подтверждено
1
методами ИК, ЯМР H спектроскопии, масс-спектрометрии и данными
элементного анализа.
Восстановление 6-хлорсульфонил- и 6-бром-8-хлорсульфонилхиназолин2,4-дионов. Синтез 6-меркапто- и 6-бром-8-меркаптохиназолин-2,4дионов
Известно,
что
5-меркапто-2-метоксикарбониламинобензимидазол
является промежуточным продуктом в синтезе высокоэффективных
антигельминтных препаратов. Для синтеза их хиназолиновых аналогов мы
провели
восстановление
сульфохлоридов
до
соответствующих
меркаптопроизводных. В качестве восстановителей использованы несколько
вариантов (боргидрид натрия, красный фосфор и иод, цинк и соляная
кислота, SnCl2∙2H2O и соляная кислота). При этом самые хорошие
результаты получены при восстановлении сульфохлоридов 32-39 с помощью
SnCl2∙2H2O в соляной кислоте и с высокими выходами (69-80%)
синтезированы соответствующие 6-меркапто- (100-106) и 6-бром-8меркаптохиназолин-2,4-дионы (107) (табл.8).
O
O
Cl
O
S
N
HS
R
+
O
N
SnCl2 . 2H2O
N
HCl
O
N
1
O
1
32-38 R
100-106 R
1
1
1
100 R=R =H; 101 R=R =CH3; 102 R=R = í -C3H7; 103 R=R1= í -C4H9;
104 R=H, R1=CH3; 105 R= í -C3H7, R1=CH3; 106 R= í -C4H9, R1=CH3
O
Br
O
Br
N H
+
N
O
S
Cl
SnCl2 . 2H2O
N H
HCl
O
N
O H
SH
39
H
107
19
R
O
Таблица 8
Некоторые физико-химические характеристики соединений 100-107
Соединение
100
101
102
103
104
105
106
107
Бруттоформула
C8H6N2O2S
C10H10N2O2S
C14H18N2O2S
C16H22N2O2S
C9H8N2O2S
C12H14N2O2S
C13H16N2O2S
C8H5BrN2O2S
Масс-спектр,
[M+] m/z, %
194 (75)
222 (82)
278 (74)
306 (68)
208 (100)
250 (87)
264 (78)
272 (41)
Rf (бен:ац.-
Т.пл., С
10:1)
0,26
0,32
0,51
0,62
0,12
0,18
0,41
0,20*
422-424
320-322
116-118
148-150
390-392
204-206
160-162
340-342
Выход,
%
75
80
72
69
77
74
71
70
бензол:ацетон- 5:1
*
В ИК спектрах соединений 100-107 отсутствуют полосы поглощения
валентных асимметрических и симметрических колебаний групп SO2 и
появляются новые полосы поглощения валентных колебаний групп SH в
области 2500-2600 см-1. В их масс-спектрах имеются пики молекулярных
ионов и фрагментов, подтверждающие предложенные структуры.
Спектры ЯМР 1H соединений 100-107 также полностью подтверждают
предложенные структуры. Сигналы протонов хиназолинового фрагмента
остаются почти без изменений, т.е. они имеют такие же химсдвиги как и в
случае амидов 56-87 и эфиров 2,4-диоксохиназолин-6- и 6-бром-2,4диоксохиназолин-8-сульфокислот (88-99).
Биологическая
активность.
Биологическая
активность
синтезированных соединений изучена в лаборатории фитотоксикологии
ИХРВ АН РУз. По результатам первичных испытаний среди
синтезированных соединений хорошую гербицидную активность в дозе 5
кг/га проявляет КР-15, а соединение под шифром КР-1 в концентрации 0,1%
обладает ростстимулирующей активностью, увеличивая длину корней
хлопчатника до 119,9%, а стебля до 115,8%.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведены
систематические
исследования
по
реакциям
электрофильного замещения в ряду хиназолин-2,4-дионов. Ацилированием
их хлорангидридами ароматических кислот с использованием 1∙10-2 молей
катализаторов осуществлен синтез новых 6-ацилхиназолин-2,4-дионов.
Впервые показана возможность хлорсульфонилирования хиназолин-2,4дионов и осуществлен синтез соответствующих 6- и
8хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов.
Взаимодействием
полученных
соединений с нуклеофильними реагентами разработаны препаративные
методы синтеза 2,4-диоксохиназолин-6- и -8-сульфокислот, их эфиров и
амидов.
20
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
1.
2.
На основе вышеизложенного сделаны следующие выводы:
Впервые проведены систематические исследования по электрофильному
замещению в ряду хиназолин-2,4-дионов. Ацилированием хиназолин-2,4дионов хлорангидридами ароматических кислот с использованием 1∙10-2
молей катализаторов и осуществлен синтез новых 6-ароилхиназолин-2,4дионов.
Установлен ряд относительной активности катализаторов и 4замещенных бензоилхлоридов в реакциях ацилирования хиназолин-2,4дионов, что согласуется с данными, полученными при ацилировании
бензазолин-2-онов.
Впервые осуществлено хлорсульфонилирование хиназолин-2,4-дионов,
приводящее к синтезу новых 6-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов.
Установлено, что введение в положение 6 хиназолин-2,4-диона атома
брома влияет на ход реакции хлорсульфонилирования, для
осуществления которой требуется более высокая температура и
образуется 6-бром-8-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дион.
Взаимодействием
6-хлорсульфонили
6-бром-8хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов с O,N-нуклеофильными реагентами
(вода, аммиак, алифатические и гетероциклические амины, спирты)
осуществлен синтез новых 2,4-диоксохиназолин-6- и 6-бром-2,4диоксохиназолин-8-сульфокислот, их амидов и эфиров.
Исследованием реакций 1,3-диалкил-6-хлорсульфонилхиназолин-2,4дионов с водой установлено, что скорость гидролиза обратно
пропорциональна числу атомов углерода алкильных групп.
Впервые
восстановлением
6-хлорсульфонили
6-бром-8хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов SnCl2∙2H2O в соляной кислоте
осуществлен синтез 6-меркапто- и 6-бром-8-меркаптохиназолин-2,4дионов, которые могут быть использованы в качестве синтонов для
синтеза новых соединений.
Среди синтезированных соединений выявлены перспективные вещества,
обладающие ростстимулирующим и гербицидным действиями.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
Курязов Р.Ш., Душамов Д.А., Мухамедов Н.С., Шахидоятов Х.М.
Хлорсульфонилирование хиназолин-2,4-дионов // Актуальные проблемы
биоорганической химии: Тез. докл. V-Респ. конф. молодых ученых.
-Наманган. 2006. - С. 39-40.
Курязов Р.Ш., Мухамедов Н.С., Шахидоятов Х.М. Cинтез и
хлорсульфонилирование несимметричных 1-метил-3-алкилхиназолин2,4-дионов // Хим. и хим. техн. - Ташкент, 2008. -№ 1. -С. 50-53.
21
Курязов Р.Ш., Мухамедов Н.С., Шахидоятов Х.М. Хиназолины. 1*.
Синтез и химические превращения 6-хлорсульфонилхиназолин-2,4дионов // Химия гетероцикл. соед. -Рига, 2008. -№3. -С. 420-427.
4. Курязов
Р.Ш.,
Мухамедов
Н.С.,
Шахидоятов
Х.М.
Хлорсульфонилирование
1,3-диалкилхиназолин-2,4-дионов
//
Актуальные проблемы химии природных соединений: Тез. докл.
-Ташкент. 2009. - С. 113.
5. Курязов Р.Ш., Мухамедов Н.С., Шахидоятов Х.М. Синтез и
превращения 6-хлорсульфонилхинaзолин-2,4-дионов // Актуальные
проблемы химии природных соединений: Тез. докл. - Ташкент. 2009.
- С. 114.
6. Курязов
Р.Ш.,
Мухамедов
Н.С.,
Шахидоятов
Х.М.
Хлорсульфонилирование 6-бромхиназолин-2,4-диона и трансформация
6-бром-8-хлорсульфонилхиназолин-2,4-диона // Всероссийская конф.
«Химия и медицина, Орхимед-2009» 1-5 июня, 2009. Уфа, 2009. - С. 201.
7. Курязов Р.Ш., Мухамедов Н.С., Шахидоятов Х.М. Восстановление
6-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов
//
Кимёнинг
долзарб
муаммолари: Респ. илмий-амалий конф. 6-7 ноябр, 2009. -Самарқанд,
2009. -Б. 92-93.
8. Курязов Р.Ш., Душамов Д.А., Мухамедов Н.С., Шахидоятов Х.М.
Ацилирование хиназолин-2,4-дионов хлорангидридами ароматических
кислот в присутствии малых количеств шестиводного хлорного железа
// Проблемы биоорганической химии: Тез. докл. VI-Респ. конф. молодых
химиков. 20-21 ноября, 2009. -Наманган, 2009. - С. 99-100.
9. Курязов Р.Ш., Мухамедов Н.С., Шахидоятов Х.М. Хиназолины. 2*.
Несимметричные 1,3-диалкил-6-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионы в
реакциях нуклеофильного замещения // Химия гетероцикл. соед. -Рига,
2009. -№12. -С. 1870-1877.
10. Курязов Р.Ш., Мухамедов Н.С., Шахидоятов Х.М. Cинтез
6-меркаптохиназолин-2,4-дионов // Всероссийская конф. «Химия и
медицина, Орхимед-2010» 1-5 апреля, 2010. Уфа, 2010. - С. 204.
11. Курязов Р.Ш., Мухамедов Н.С., Душамов Д.А., Окманов Р.Я.,
Шахидоятов Х.М., Ташходжаев Б. Хиназолины. 3*. Синтез 6-бром-8хлорсульфонилхиназолин-2,4(1H,3H)-диона и его взаимодействие с
нуклеофильными реагентами // Химия гетероцикл. соед. -Рига, 2010. №5. -С. 737-744.
12. Р.Ш.Курязов,
Ю.Р.Тахиров,
Д.А.Душамов,
Н.С.Мухамедов,
К.К.Тургунов, Х.М.Шахидоятов,
Б.Ташходжаев. Хиназолины. 4*.
Ацилирование хиназолин-2,4-дионов хлорангидридами ароматических
кислот в присутствии малых количеств шестиводного хлорного железа
// Химия гетероцикл. соед. -Рига, 2010. -№11. -С. 1702-1708.
3.
22
Кимё фанлари номзоди илмий даражасига талабгор Курязов Рустамхон
Шоназаровичнинг 02.00.03 – Органик кимё ихтисослиги бўйича
“Хиназолин-2,4-дионларни ациллаш ва хлорсульфониллаш” мавзусидаги
диссертациясининг
РЕЗЮМЕСИ
Таянч сўзлар: хиназолин-2,4-дионлар, ациллаш, Льюис кислоталари,
хлорсульфониллаш, бензоилхлоридлар, нисбий фаоллик, электрофил ва
нуклеофил алмашиниш.
Тадқиқот объектлари: хиназолин-2,4-дионлар.
Ишнинг мақсади: хиназолин-2,4-дионлар қаторида ациллаш,
хлорсульфониллаш реакцияларини систематик тадқиқ этиш. Ациллаш ва
хлорсульфониллаш реакцияларининг йўналиши ва боришига таъсир этувчи
омилларни топиш. Хиназолин-2,4-дион ҳосилаларини синтез қилишнинг
қулай ва самарали усулларини ишлаб чиқиш, улар орасида биологик фаол
моддалар излаш.
Тадқиқот методлари: нозик органик синтез, ИҚ-, ЯМР 1Н
спектроскопия усуллари, масс-спектрометрия, ЮҚХ, РТТ.
Олинган натижалар ва уларнинг янгилиги: хиназолин-2,4-дионларни
ароматик кислота хлорангидридлари билан 1∙10-2 моль Льюис кислоталари
иштирокидаги ациллаш реакциялари систематик равишда илк бор ўрганилиб,
уларнинг бориши ва йўналишига таъсир этувчи омиллар аниқланган.
Хиназолин-2,4-дионларни
каталитик
ациллаш
реакцияларида
катализаторлар ва 4-алмашинган бензоилхлоридларнинг нисбий фаоллик
қатори топилган.
Хиназолин-2,4-дионларни хлорсульфон кислота билан реакцияларида
хлорсульфонил
гуруҳ
хиназолин-2,4-дионларнинг
6-ҳолатига,
6-бромхиназолин-2,4-дионларнинг эса 8-ҳолатига бориши аниқланган. Бу
6- ёки 8-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионларни синтез қилиш имкониятини
беради.
Амалий аҳамияти: тадқиқотлар натижасида 6-ацилхиназолин-2,4дионлар,
6-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионлар,
6-бром-8хлорсульфонилхиназолин-2,4-дион,
6-меркаптова
6-бром-8меркаптохиназолин-2,4-дионлар, 2,4-диоксохиназолин-6- ва 6-бром-2,4диоксохиназолин-8-сульфокислоталар, уларнинг амидлари ва эфирларини
синтез қилиш имкониятлари кўрсатилган. 6-Хлорсульфонилхиназолин-2,4дионларни синтез қилишнинг препаратив усуллари ишлаб чиқилган. Синтез
қилинган моддалар орасида биологик фаол моддалар борлиги аниқланган.
Татбиқ этиш даражаси ва иқтисодий самарадорлиги: синтез
қилинган моддалар орасида ўстирувчилик ва гербицидлик фаолликка эга
бўлган моддалар топилган. Улар келажакда қишлоқ хўжалигида
қўлланилиши мумкин.
Қўлланиш соҳаси: органик кимё, қишлоқ хўжалиги.
23
РЕЗЮМЕ
диссертации Курязова Рустамхона Шоназаровича на тему: “Ацилирование и
хлорсульфонилирование хиназолин-2,4-дионов” на соискание ученой
степени кандидата химических наук по специальности 02.00.03 –
Органическая химия
Ключевые слова: хиназолин-2,4-дионы, ацилирование, кислоты
Льюиса,
хлорсульфонилирование,
бензоилхлориды,
относительная
активность, электрофильное и нуклеофильное замещение.
Объекты исследования: хиназолин-2,4-дионы.
Цель работы: систематическое исследование реакций ацилирования и
хлорсульфонилирования хиназолин-2,4-дионов. Выявление факторов,
влияющих на ход и направление реакций ацилирования и
хлорсульфонилирования. Разработка удобных, эффективных методов синтеза
производных хиназолин-2,4-диона и изыскание среди них биологически
активных веществ.
Методы исследования: тонкий органический синтез, методы ИК-,
ЯМР 1Н спектроскопии, масс-спектрометрия, ТСХ, РСА.
Полученные результаты и их новизна: впервые проведено
систематическое
изучение
ацилирования
хиназолин-2,4-дионов
хлорангидридами ароматических кислот в присутствии 1∙10-2 молей
льюисовских кислот, а также выявлены факторы влияющие на ход и
направление реакции.
Установлен ряд относительной активности катализаторов и
4-замещенных бензоилхлоридов в реакциях каталитического ацилирования
хиназолин-2,4-дионов.
При изучении реакций хиназолин-2,4-дионов с хлорсульфоновой
кислотой установлено, что хлорсульфонильная группа направляется в
положение 6 хиназолин-2,4-дионов, а в случае 6-бромхиназолин-2,4-дионов в
положение
8,
что
дает
возможность
синтеза
6или
8-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов.
Практическая значимость: в результате проведенных исследований
разработаны
методы
синтеза
6-ацилхиназолин-2,4-дионов,
6-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов, 6-бром-8-хлорсульфонилхиназолин2,4-диона,
6-меркаптои
6-бром-8-меркаптохиназолин-2,4-дионов,
2,4-диоксохиназолин-6- и 6-бром-2,4-диоксохиназолин-8-сульфокислот, их
амидов
и
эфиров.
Создан
препаративный
метод
синтеза
6-хлорсульфонилхиназолин-2,4-дионов. Среди синтезированных соединений
выявлены биологически активные вещества.
Степень внедрения и экономическая эффективность: среди
синтезированных
соединений
выявлены
вещества,
обладающие
ростстимулирующим и гербицидным действиями. В перспективе они могут
найти применение в сельском хозяйстве.
Область применения: органическая химия, сельское хозяйство.
24
RESUME
Thesis of Kuryazov Rustamkhon Shonazarovich on the scientific dеgree
competition of the doctor of philosophy in chemistry on speciality 02.00.03 –
Organic chemisty subject: “Acylation and chlorosulphonation quinazolin-2,4diones”
Key
words:
quinazolin-2,4-diones,
acylation,
Lewis
acids,
chlorosulphonation, benzoylchlorides, relative activity, electrophilic and
nucleophilic substitutions.
Subjects of research: quinazolin-2,4-diones.
Purpose of work: a systematic studing of the reactions of acylation and
chlorosulphonation of quinazolin-2,4-diones.
Revealing of the factors influencing to a course and a direction of acylation
and chlorosulphonation reactions.
Development of convenient, effective methods of the synthesis of derivatives
quinazolin-2,4-dione and search for biologically activity compounds among them.
Methods of research: fine organic syntheses, methods of IR-, NMR 1H
spectroscopy, mass-spectrometry, TLC, X-ray.
The results obtained and their novelty: for the first time, an acylation of
quinazolin-2,4-diones with aromatic acid chlorides in the presence 1∙10-2 mol of
Lewis acids was investigated and the factors influencing to a course and a direction
of reactions is determined.
The relative activity series of 4-substituted benzoylchlorides and catalysts in
the reactions of catalytic acylation of quinazolin-2,4-diones have been established.
It was found that in reactions of quinazolin-2,4-diones with chlorosulphonic
acid chlorosulphonylic group is directed to 6-position of quinazolin-2,4-diones, in
the case of 6-bromoquinazolin-2,4-diones to the position 8. It gives possibility of
synthesis of 6- and 8-chlorosulphonylquinazolin-2,4-diones.
Practical value: in the result of conducted studies the possibility of syntheses
of 6-acylquinazolin-2,4-diones, 6-chlorosulphonylquinazolin-2,4-diones, 6-bromo8-chlorosulphonylquinazolin-2,4-dione,
6-mercaptoand
6-bromo-8mercaptoquinazolin-2,4-diones,
2,4-dioxoquinazolin-6and
6-bromo-2,4dioxoquinazolin-8-sulphoacids, their amides and esters are shown.
The preparative method for syntheses 6-chlorosulphonylquinazolin-2,4diones were developed. Among synthesized compounds the biologically active
substances are revealed.
Degree of embed and economic effectivity: among synthesized compounds
are revealed substances, which posses plant growing and herbicide activities. In
future they can find using in agriculture.
Field of application: organic chemistry, agriculture.
Соискатель:
25